ZANIECZYSZCZENIE WYBRANYMI METALAMI CIĘŻKIMI OSADÓW DENNYCH ZALEWU NOWOHUCKIEGO
Paweł Mundała1, Artur Szwalec1, Zbigniew Siejka2, Renata Kędzior1, Krzysztof Lipka3 1Katedra Ekologii, Klimatologii i Ochrony Powietrza, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków
2Katedra Geodezji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, ul. Balicka 253a, 30-149 Kraków 3Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: rmmundal@cyf-kr.edu.pl
S t r e s z c z e n i e.Celem badań była ocena stanu zanieczyszczenia Cd, Pb, Zn, Cu, Cr i Ni osa-dów dennych Zalewu Nowohuckiego. Zbiornik ten wybudowano jako rekreacyjny w Krakowie, w zlewni rzeki Dłubnia, od ponad 60 lat poddanej emisji metali ciężkich z Kombinatu Metalurgiczne-go Nowa Huta. Na zbiorniku wyznaczono osiem obszarów badawczych, z których w sposób losowy w oparciu o siatkę kwadratów pobierano próbki pierwotne osadów. Stwierdzono, że zawartości wszystkich badanych metali przekraczają wartości tła geochemicznego dla osadów wód powierzch-niowych Polski. Natomiast jedynym z analizowanych pierwiastków, którego średnie stężenie nie przekracza wartości tła geochemicznego dla osadów dennych wód powierzchniowych rejonu ślą-sko-krakowskiego, jest kadm. Zgodnie z klasyfikacją przyjętą przez Państwowy Instytut Geologicz-ny (PIG) badane osady należy uznać za średnio zanieczyszczone cynkiem oraz miernie zanieczysz-czone kadmem i cynkiem a także niklem. Na podstawie potencjalnie wnoszonych ładunków cynku i chromu należy odrzucić możliwość wykorzystania tych osadów w rolnictwie do poprawy właściwo-ści gleb. Można rozważyć utylizację tych osadów w rekultywacji składowisk odpadów, kształtowa-niu obszarów zieleni miejskiej oraz w zalesieniach, w tym ostatnim przypadku w przygotowakształtowa-niu gleb, które miałyby być zalesione.
S ł o w a k l u c z o w e: osady denne, Zalew Nowohucki, metale ciężkie WSTĘP
Pierwiastki śladowe wprowadzane są do środowiska w wyniku naturalnych pro-cesów przyrodniczych oraz działalności antropogenicznej (Kabata-Pendias i Pendias 1999, Głosińska i Siepak 2006). Zanieczyszczenie zbiorników wodnych metalami
ciężkimi zależy w dużej mierze od poziomu antropopresji w zlewni, a w szczególno-ści od: stopnia zurbanizowania terenu, wielkoszczególno-ści i intensywnoszczególno-ści produkcji rolnej oraz przemysłowej (McBride 1989). Niezależnie od źródła, migrujące do wód pier-wiastki w wyniku procesów charakterystycznych dla ekosystemów wodnych, tj. se-dymentacji i sorpcji, deponowane są przede wszystkim w osadach dennych (Yousef i in. 1994, Quevauviller 2001). Z tego względu są one obecnie powszechnie wyko-rzystywane jako jeden ze wskaźników stopnia degradacji środowiska przyrodniczego (Dyrektywa WE nr 2000/60). W Polsce od kilkunastu lat w ramach PMŚ prowadzony jest monitoring osadów dennych jezior i rzek (GIOŚ 2014). Monitoringiem tym nie są jednak objęte małe lokalne zbiorniki wodne, które powstawały dla celów rekreacyj-nych w strefach ochronrekreacyj-nych lub buforowych dużych zakładów przemysłowych. Przykładem takiego zbiornika jest właśnie Zalew Nowohucki, oddany do użytku prawie równocześnie z Kombinatem Metalurgicznym im. Lenina w Nowej Hucie-Krakowie. Celem badań była ocena stanu zanieczyszczenia wybranymi metalami ciężkimi osadów dennych Zalewu Nowohuckiego.
OPIS OBIEKTU BADAŃ
Zalew Nowohucki położony jest w Bieńczycach, pomiędzy osiedlem Szkolnym a dawną wsią Krzesławice. Zbiornik ten został wybudowany w 1952 r. dla potrzeb rekreacyjnych. Miał stanowić część pasa zieleni chroniącego dzielnicę Nowa Huta przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z zakładów hutniczych. Zalew położony jest w zlewni rzeki Dłubni, z której poprzez Młynówkę zasilany jest wodą. Kształt zbiornika jest zbliżony do prostokąta o wymiarach ok. 500 x 140 m, co daje po-wierzchnię ok. 6,6 ha, jego średnia głębokość wynosi ok. 2 m. Pośrodku zbiornika wybudowana została sztuczna wyspa (ok. 0,15 ha), gdzie obecnie gnieździ się dzi-kie ptactwo, zbiornik jest również zarybiony W badaniach mających na celu obli-czenie objętości osadów zgromadzonych w zbiorniku stwierdzono, że powierzchnia dna zbliżona jest do jednostajnej płaszczyzny poziomej, a miąższość osadów w węzłowych punktach założonej siatki pomiarowej nie przekracza 0,8 m. Prze-prowadzone prace terenowe i obliczenia pozwoliły oszacować kubaturę zgroma-dzonych osadów na 23 500 m3 (Lipka i in. 2006).
METODYKA BADAŃ
W pierwszym etapie prac przygotowawczych do realizacji zadania zasadnicze-go, w oparciu o pilotażowe sondowania dna Zalewu Nowohuckiezasadnicze-go, określono przybliżone ukształtowanie jego dna oraz wysokości warstw osadów (Lipka i in. 2006). Na tej podstawie wyznaczono osiem jednolitych obszarów badawczych (rys. 1). Następnie w analogii do opracowania numerycznego modelu terenu, które
Gaździcki (1990) zdefiniował jako „numeryczną reprezentację powierzchni tere-nowej, utworzonej poprzez zbiór odpowiednio wybranych punktów leżących na tej powierzchni oraz algorytmów interpolacyjnych umożliwiających jej odtworzenie w określonym obszarze”, dla badanego obszaru dna zbiornika wodnego wykorzy-stano model GRID. W tym celu zbiornik i jego obszary brzegowe pokryto regularną siatką kwadratów o boku 20 m (rys. 1), której punkty węzłowe posłużyły jako po-tencjalne punkty badawcze.
Rys. 1. Ortofotomapa Zalewu Nowohuckiego z siatką kwadratów, wydzielonymi obszarami ba-dawczymi i punktami baba-dawczymi
Fig. 1. A Nowa Huta Lake orthophotomap, with a grid of squares, research areas and research points
Kolejnym krokiem była georeferencja zaprojektowanej siatki GRID do istnieją-cej ortofotomapy i obliczenie powierzchni poszczególnych obszarów badawczych. Obliczone na podstawie współrzędnych powierzchnie obszarów badawczych wynio-sły odpowiednio: obszar 1 – 6380 m2 , obszar 2 – 7420 m2 , obszar 3 – 7730 m2 , obszar 4 – 7220 m2 , obszar 5 – 10480 m2 , obszar 6 – 10520 m2 , obszar 7 – 9600 m2, obszar 8 – 7440 m2 . Tak przygotowany plan batymetryczny zbiornika posłużył w dalszym etapie do realizacji założonych badań empirycznych. W każdym z obszarów w sposób losowy wybrano po 10 punktów badawczych, w których za pomocą świdra Instorf pobierano próbki pierwotne osadów i jednocześnie określano
precyzyjnie metodą geodezyjną aktualną głębokość zbiornika i miąższości warstw osadów zalegających na jego dnie. Szczegółowy sposób wyznaczenia siatki kwa-dratów podano w innej pracy autorów publikacji (Lipka i in. 2006). Próbki pierwot-ne homogenizowano, uzyskując dla każdego obszaru badawczego próbkę uśrednio-ną o masie ok. 750 g ś.m. W zebranym materiale po wysuszeniu do powietrzni suchej masy i przesianiu przez sito polietylenowe o średnicy oczek 1 mm przepro-wadzono mineralizację na mokro w mieszaninie stężonych kwasów (azotowego V i chlorowego VII), do ekstrakcji kationów Cd, Pb, Zn, Ni, Cr i Cu użyto kwasu solnego. Oznaczenia zawartości w/w pierwiastków śladowych wykonano metodą płomieniową na spektrofotometrze absorpcji atomowej Solaar M6. Każda próbka była mineralizowana trzy razy. Zawartość substancji organicznej oznaczono metodą termiczno-wagową (Ostrowska i in. 1991).
WYNIKI I DYSKUSJA
Poznanie właściwości osadów jest bardzo ważne, szczególnie w odniesieniu do małych zbiorników wodnych, m.in. ze względu na szybkie tempo ich zamula-nia i konieczność okresowego ich odmulazamula-nia (Madeyski i in. 2008). Proces inten-sywnego zamulania jest szczególnie widoczny w przypadku zbiorników Zesławi-ce zlokalizowanych w tej samej zlewni, tj. na rzeZesławi-ce Dłubni powyżej Zalewu No-wohuckiego (Michalec i in. 2009, Michalec 2014). Osad denny deponowany w badanym zbiorniku złożony jest głównie z frakcji materiału naniesionego przez rzekę Dłubnię. Poza tym niewielki procent może pochodzić ze spływu bezpośred-niego, z terenu przylegającego do obiektu oraz tzw. suchego opadu. Należy pa-miętać, że zbiornik położony jest na obszarze objętym (szczególnie w przeszłości) znaczącymi emisjami przemysłowymi, co ma wpływ na wzbogacenie wierzch-nich warstw gleby w analizowane metale (Mundała i in. 2013). W spągowych warstwach badanych osadów stwierdzono także obecność szarego piasku, który zastosowano w procesie budowy zbiornika dla zabezpieczenia głębiej położonej warstwy iłu (Lipka i in. 2006).
Analizowane osady denne charakteryzowały się stosunkowo wyrównanymi stęże-niami badanych metali. Współczynniki zmienności były niskie, najwyższy wyliczony dla cynku wyniósł zaledwie 32,5%, dla ołowiu i niklu wyniosły odpowiednio 22,9 i 21,9%. Współczynniki zmienności dla pozostałych metali oscylowały około 10%. Podobnie było z zawartością substancji organicznej, gdzie omawiany współczynnik wyniósł 12,3%. Najwyższą zawartość kadmu, 1,011 mg·kg–1 s.m., oznaczono w próbie pobranej w rejonie końcowej części plaży (obszar 2). Osad ten charakteryzował się również najwyższą zawartością chromu 33,37 mg·kg–1 s.m. (tab. 1). W odniesieniu do obydwu wymienionych metali należy zauważyć, iż ich zawartości są znacznie niższe od oznaczonych przez Bąka i in. (2013) w osadach zbiornika Suchedniów.
Tabela 1. Zawartości wybranych metali ciężkich w osadach dennych Zalewu Nowohuckiego wraz z ich klasyfikacją według Państwowego Instytutu Geologicznego (Bojakowska 2001)
Table 1. Heavy metal content in Nowa Huta Lake sediments and their classification acc. to the Polish Geological Institute
Nr No
Zawartość w mg·kg–1 s.m.
Content in mg kg–1 d.m. Zaw. subst. org. %
org. metter cont.
Klasyfikacja wg PIG, pierwiastek PGI classyfication, element
Cd Pb Zn Cu Ni Cr 1 0,800 34,94 327,98 18,62 10,25 25,80 4,74 III, Zn 2 1,011 30,69 192,07 15,94 17,49 33,37 4,61 II, Cd, Zn, Ni 3 0,817 32,41 314,45 12,85 9,28 25,15 4,18 III, Zn 4 0,794 31,17 304,37 16,28 10,27 23,70 5,30 III, Zn 5 0,997 31,01 329,61 13,73 13,69 29,37 4,11 III, Zn 6 0,851 30,10 387,53 13,50 9,69 25,36 4,11 III, Zn 7 0,891 54,71 587,76 16,73 10,97 26,45 6,04 III, Zn 8 0,905 29,62 208,52 14,17 15,01 31,29 4,06 II, Cd, Zn
Oznaczona zawartość chromu jest też kilkukrotnie niższa od jego stężenia po-dawanego przez Skwierawskiego i Sidoruka (2011) dla osadów zbiornika Płociduga zlokalizowanego na terenie Olsztyna. Średnia zawartość kadmu 0,88 mg·kg–1 s.m. (tab. 1), jest zbliżona do średnich zawartości tego pierwiastka oznaczonych przez Szafrana (2003) w osadach jezior Syczyńskiego, Sumin i Rotcze. Najwyższym stę-żeniem ołowiu 54,71 mg·kg–1 s.m. charakteryzowała się próba pobrana w obszarze badawczym nr 7. W osadzie tym wystąpiła również najwyższa zawartość cynku 587,76 mg·kg–1 s.m. (tab 1). Mediany stężeń ołowiu i cynku (tab. 2) były wyższe od wartości podawanych przez Biel i Pasieczną (2012) dla osadów zbiornika Dziećko-wice. Zawartości tych metali były równocześnie znacząco niższe od oznaczonych w osadach zbiornika Płociduga przez Skwierawskiego i Sidoruka (2011). Średnie stężenie ołowiu było porównywalne z wartościami podawanymi przez Szafran (2003) dla osadów jezior Syczyńskiego i Sumin, wyższe natomiast od średniej za-wartości w osadach jeziora Rotcze. Najwyższe stężenie miedzi, 18,62 mg·kg–1 s.m., stwierdzono w próbce osadu pobranej w obszarze badawczym nr 1 zlokalizowanym w północnej części zbiornika, w rejonie początkowej części plaży. Zawartość tego pierwiastka była niższa od podawanej przez Gałkę i Wiatkowskiego (2010) dla osa-dów dennych zbiornika wodnego Psurów. Wyraźnie niższe średnie stężenia miedzi w osadach jezior Syczyńskiego, Sumin i Rotcze podaje Szafran (2003). Oznaczone w badanych osadach najwyższe stężenie niklu, 17,49 mg·kg–1 s.m., wystąpiło w osadzie pobranym w obszarze badawczym nr 2 położonym w rejonie końca pla-ży. Pierwiastek ten występował w niższym zakresie niż oznaczony w osadach zbiornika Suchedniów przez Bąka i in. (2013), a równocześnie znacząco wyższym od podawanego przez Biel i Pasieczną dla osadów zbiornika Dziećkowice (2012). Średnie zawartości tego metalu były porównywalne do oznaczonych przez
Zawiszę i in. (2014). w osadach dennych zbiornika Chechło. Państwowy Instytut Geologiczny w ramach monitoringu środowiska (GIOŚ 2014) prowadzi wielolet-nie badania składu geochemicznego osadów dennych zarówno jezior, jak i rzek. Badania te pozwoliły m.in. na ocenę poziomu tła geochemicznego osadów den-nych wód powierzchniowych Polski (Lis i Pasieczna 1995a), jak i wyodrębnione-go ze względu na anomalię geochemiczną regionu śląsko-krakowskiewyodrębnione-go (Lis i Pasieczna 1995b) (tab. 3).
Tabela 2. Wybrane statystyki z oznaczonych zawartości metali ciężkich w osadach dennych Zalewu Nowohuckiego
Table 2. Selected statistics for the content of heavy metals in sediments of Nowa Huta Lake
Statystyka / Statistic Cd Pb Zn Cu Ni Cr Cd
mg·kg–1 s.m. / mg kg–1 d.m.
Śr. aryt. / Arithmetic mean 0,883 34,33 331,54 15,23 12,08 27,56 4,64 Śr. geom. / Geometric mean 0,880 33,58 313,92 15,12 11,79 27,34 4,60
Mediana / Median 0,874 31,69 325,86 15,02 10,54 26,82 4,40
Odchylenie / Standard deviation 0,075 7,871 107,897 1,790 2,641 3,342 0,57 Współczynnik zmienności %
Coefficient of variation % 8,5 22,9 32,5 11,7 21,9 12,1 12,3
Tabela 3. Wybrane zawartości metali w osadach dennych Zalewu Nowohuckiego zestawione z danymi literaturowymi (Lis i Pasieczna 1995a, 1995b, Salminen 2005)
Table 3. Selected data from Nowa HutaLake sediments collated in comparison to literature data (Lis and Pasieczna 1995a, 1995b, Salminen 2005)
Pierwiastek Element
Zalew Nowohucki Nowa Huta Lake
Tło geochemiczne osadów dennych Geochemical background of sediments
Min Max Śr. geom. Geom. mean Reg. Śląsko- Krakowski Silesia-Krakow region Wody pow. Polski Polish surface water Strumieniowe Europy European stream water zawartość w mg·kg–1 s.m. / content in mg kg–1 d.m. Cd 0,794 1,011 0,880 2,500 0,500 0,290 Cr 23,70 33,37 27,34 9,00 5,00 22,00 Cu 12,85 18,62 15,12 15,00 7,00 15,00 Ni 9,28 17,49 11,79 11,00 6,00 17,00 Pb 29,62 54,71 33,58 59,00 13,00 14,00 Zn 192,07 587,76 313,92 259,00 62,00 60,00
Wszystkie średnie geometryczne zawartości badanych metali w osadach Zalewu Nowohuckiego są wyższe od tła geochemicznego osadów wód powierzchniowych Polski. Kadm jest jedynym z badanych metali, którego średnie stężenie nie przekra-cza wartości tła geochemicznego dla osadów dennych wód powierzchniowych rejo-nu śląsko-krakowskiego (tab. 2). W przypadku średnich zawartości miedzi oraz
niklu przekroczenia te są nieznaczne. Najmniej korzystnie relacja ta wygląda w odniesieniu do chromu, którego średnia geometryczna zawartość ponad trzykrot-nie przekracza wartości tła charakterystycznego dla anomalii geochemicznej w rejonie śląsko-krakowskim. Poza niklem w odniesieniu do wszystkich pozosta-łych badanych metali należy zauważyć, iż ich średnie zawartości przekraczają tło geochemiczne podawane dla osadów strumieniowych Europy przez Salminena (2005) (tab. 2). Przyjmując do oceny zanieczyszczenia badanych osadów kryteria zaproponowane przez Bojakowską (2001), należy uznać je za średnio zanieczysz-czone cynkiem (obszary 1, 2, 3, 4, 5, 6) oraz miernie zanieczyszzanieczysz-czone kadmem i cynkiem (obszary 1 i 7), a także niklem (obszar 1). Zgodnie z przyjętą klasyfikacją (Bojakowska 2001) osady III klasy charakteryzujące się wyższą zawartością szko-dliwych składników mogą być relokowane w wodzie w wyznaczonych miejscach, a na lądzie zagospodarowane w stopniu ograniczonym, ze względu na to, że stęże-nie stęże-niektórych zastęże-nieczyszczeń może ograniczyć wykorzystastęże-nie osadów tylko do upraw przemysłowych, a niekiedy w ogóle wykluczyć ich rolnicze zagospodarowa-nie. Jedynym aktem prawnym, jaki obowiązywał w naszym kraju, określającym dopuszczalną zawartość zanieczyszczeń w osadach dennych było rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie rodzajów oraz stężeń substancji, które powodują, że urobek jest zanieczyszczony (Dz.U. z 2002 r. nr 55, poz. 498). Dziś (tj. od stycz-nia 2013) dzięki kolejnym nowelom ustawy o odpadach, czyli zmianach w podsta-wie prawnej, omawiane rozporządzenie nie obowiązuje. Zgodnie z zaproponowa-nymi tam dopuszczalzaproponowa-nymi wartościami badane osady należy uznać za niezanie-czyszczone analizowanymi metalami, czyli nadające się m.in. do zagospodarowania na lądzie. Do oceny zawartości metali ciężkich w glebie powszechnie stosowana jest metoda Instytutu Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa (IUNG) (Kabata-Pendias i in. 1995). Jedną z właściwości fizykochemicznych gleby wykorzystywaną w tej metodzie jest zawartość substancji organicznej. Jej zawartość powyżej 6% pozwala zaklasyfikować (bez brania pod uwagę wartości pH i zawartości frakcji spławialnej) badaną glebę do grupy b-g, tj. grupy o średnich liczbach granicznych dla badanych metali. Wśród zebranego materiału jedynie próbka z obszaru numer 6 pobrana w rejonie Domu Wędkarza cechowała się zawartością substancji organicz-nej powyżej 6% (tab. 1). Jest to jednak tak minimalne przekroczenie wartości pro-gowej, że z punktu widzenia przyjętej metody oceny należy je z pominąć. Ogólnie można orzec, iż oceniane próby osadu zawierały stosunkowo niewiele substancji organicznej (Siuta 1995). Znacznie wyższe zawartości materii organicznej w wierzchniej warstwie osadów zbiornika Płociduga (18-36%) stwierdzili Skwie-rawski i Sidoruk (2011). W badaniach prowadzonych na jeziorach Syczyńskie, Sumin i Rotcze Szafran (2003) odnotowała również wysoką zawartość materii or-ganicznej w śródjezierzu, od 24,64 do 41,2%. W rozważaniu potencjalnego wyko-rzystania badanego osadu do nawożenia gleby należy pamiętać, że gleba jest
ekosystemem, dlatego właściwsze jest rozpatrywanie jej chemizmu po wprowadze-niu osadu niż chemizmu samego dodatku. Z punktu widzenia metody IUNG (Kaba-ta-Pendias i in. 1995) zawartość cynku w przebadanym osadzie jest czynnikiem ograniczającym ilość zastosowanego osadu jak i rodzajów gleb, na których może być on zastosowany. Cynk jest mikroelementem, którego nadmierna zawartość w glebie jest często bagatelizowana. Kabata-Pendias i Pendias (1999) określają dopuszczalną zawartość tego metalu w glebie na 100 mg·kg–1 s.m., by w konsekwen-cji kolejnych badań zwiększyć ją do 400 mg·kg–1 s.m. (1999). Granica ta jest poda-wana jako zawartość toksyczna dla roślin. Metale bezsprzecznie toksyczne jak kadm, ołów lub arsen (Kabata-Pendias i Pendias 1999), wprowadzane do gleby o naturalnej zawartości tych pierwiastków, wraz z nawożeniem badanym osadem będą zwiększały ich ładunek w glebie. Z tego powodu należy wykluczyć zastosowanie takiego dodat-ku na glebach już zanieczyszczonych metalami ciężkimi, czy wykorzystywanych do produkcji warzyw. W ramach symulacji utylizacji badanego osadu na glebach użyt-ków rolnych przyjęto następujące założenia (Siuta 1995, Kabata-Pendias i Pendias 1999): wariant pierwszy – gleba organiczna o gęstości objętościowej 800 kg·m–3, zawartości kadmu 0,3 mg·kg–1 s.m., ołowiu 20 mg·kg–1 s.m., cynku 50 mg·kg–1 s.m., miedzi 10 mg·kg–1 s.m., niklu 5 mg·kg–1 s.m., chromu 8 mg·kg–1 s.m., ilość wprowa-dzanego osadu 50 t·ha–1 przy jego wilgotności na poziomach 30 i 50%. Wariant drugi – gleba mineralna, o gęstości objętościowej 1500 kg·m–3, zawartości kadmu 0,7 mg·kg–1 s.m., ołowiu 60 mg·kg–1 s.m., cynku 100 mg·kg–1 s.m., miedzi 25 mg·kg–1 s.m., niklu 15 mg·kg–1 s.m. oraz chromu 20 mg·kg–1 s.m.
Wykorzystanie gleb użytków rolnych do zagospodarowania przebadanego osadu na glebach organicznych spowoduje wprowadzenie około połowy (53%) niklu w wariancie bardziej odwodnionego osadu (30% wilgotności) (tab. 4), na-tomiast aż 75% zgromadzonego tam ładunku chromu. Ładunek pozostałych li zostanie zwiększony do 15% dla cynku i po kilka procent dla pozostałych meta-li (tab. 3.). Dla osadów o wilgotności 50% wilgotności potencjalnej wzbogacenie gleb jest mniejsze (tab. 3.), odpowiednie do ilości wody w dawce osadu. Znacznie lepiej rysuje się perspektywa wykorzystania opisywanego osadu na glebach mine-ralnych. Zastosowanie zaproponowanej dawki, niezależnie od jej wilgotności, spowoduje wprowadzenie do gleby, wraz z zastosowanym osadem, metali w nie-znacznych ilościach, nie przekraczających setnych części procenta omawianych metali. Na podstawie wnoszonych ładunków chromu i niklu należy odrzucić moż-liwość wykorzystania badanego osadu do nawożenia lekkich gleb ornych. Przy ewentualnej konieczności jego utylizowania w rolnictwie należy na glebach lek-kich zmniejszyć proponowaną dawkę dziesięciokrotnie.
Tabela 4. Ładunki kadmu, cynku, niklu, ołowiu, miedzi i chromu w glebach (organicznej i mineral-nej, warstwa 0-20 cm) o naturalnych zawartościach tych pierwiastków i wprowadzony z 50 t·ha–1
przebadanego osadu dennego z przyjętymi wilgotnościami 30 i 50% oraz procentowy udział wpro-wadzonych metali do ładunku gleby
Table 4. Loads of cadmium, zinc, nickel, lead, copper and chromium in soils ( organic and mineral, layer 0-20 cm) with natural contents of these elements, and supplemented with the 50 t ha–1 of the
examined sediment with from accepted moisture of 30 and 50%, and percentage shares of metals introduced into the soil load
Wariant / Variant Cd Zn Ni Cr Cu Pb
kg·ha–1
Gleba organiczna / Organic soil 0,48 80 0,8 1,28 16 32
Gleba mineralna / Mineral soil 2,1 300 45 60 75 180
Dawka osadu (30% wilg.)
Dose of sediment (moisture) 0,0309 11,6039 0,4228 0,9646 0,5331 1,2016
Dawka osadu (50% wilg.)
Dose of sediment (moisture) 0,0221 8,2885 0,3020 0,6890 0,3808 0,8583
Procentowy udział ładunku
Percentage share of load %
Gleba organiczna, 30% wilgotności osadu
Organic soil 30% sediment moisture 6 15 53 75 3 4
Gleba organiczna, 50% wilgotności osadu
Organic soil 50% sediment moisture 5 10 38 54 2 3
Gleba mineralna, 30% wilgotności osadu
Mineral soil 30% sediment moisture 1 4 1 2 1 1
Gleba mineralna, 50% wilgotności osadu
Mineral soil 50% sediment moisture 1 3 1 1 1 0
WNIOSKI
1. Zawartości wszystkich badanych metali w osadach Zalewu Nowohuckiego prze-kraczają wartości tła geochemicznego dla osadów wód powierzchniowych Polski.
2. Spośród przebadanych metali jedynie średnie stężenia kadmu i ołowiu nie przekraczają wartości tła geochemicznego dla osadów dennych wód powierzch-niowych regionu śląsko-krakowskiego.
3. Zgodnie z klasyfikacją przyjętą przez PIG badane osady należy uznać za średnio zanieczyszczone cynkiem (obszary 1, 2, 3, 4, 5 i 6), oraz miernie zanie-czyszczone kadmem i cynkiem (obszary 1 i 7), a także niklem obszar 1.
4. Przy ewentualnemu utylizowaniu badanych osadów na glebach użytków rolnych należy na glebach organicznych zmniejszyć proponowaną dawkę dziesięciokrotnie tj. do 5 t·ha–1. Na glebach mineralnych może pozostać zapropo-nowana dawka tj. 50 t·ha–1 osadu.
PIŚMIENNICTWO
Bąk Ł., Górski J., Rabajczyk A., Szwed M., 2013. Zawartość związków metali ciężkich w osadach zbiornika Suchedniów. Proceedings of ECOpole, 7(1), 287-294. DOI: 10.2429/proc.2013.7(1)039. http://tchie.uni.opole.pl/PECO13_1/PECO_2013_1_part1.pdf dostęp na 13.07.2015.
Biel A., Pasieczna A., 2012. Charakterystyka geochemiczna osadów i wód zbiornika Dziećkowice (Jeziora Imielińskiego), Południowa Polska. Biul. Państw. Inst. Geol., 450, 1-8.
Bojakowska I.,2001. Kryteria oceny zanieczyszczenia osadów wodnych. Przegl. Geol., 49(3), 213-218. Dyrektywa nr 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego z dnia 23 października 2000 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/ALL/?uri=CELEX:32000L0060 dostęp na 13.07.2015.
Gałka B., Wiatkowski M., 2010. Metale ciężkie w wodzie i osadach dennych małego zbiornika wodnego Psurów. Environ. Prot. Natural Resou, 42, 225-232.
Gaździcki J., 1990. Systemy informacji przestrzennej. Monografia. Polskie Przedsiębiorstwo Wy-dawnictw Kartograficznych. Warszawa-Wrocław.
GIOŚ, PMŚ., 2014. Badania osadów wodnych rzek i jezior. www.gios.gov.pl dostęp na dzień 18 lipca 2015.
Głosińska G., Siepak J., 2006. Metale ciężkie w obszarze równin zalewowych. Ekologia, 3 (35), 36-39. Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych, Wydawnictwo
Na-ukowe PWN, Warszawa.
Kabata-Pendias A., Motowiecka-Terelak T., Piotrowska M. Terelak H., Witek T., 1995. Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi i siarką. Ramowe wytyczne dla rolnictwa. IUNG Puławy.
Lipka K., Godek K., Siejka Z., 2006. Technologia pomiaru i obliczenia objętości warstwy osadów den-nych w zbiorniku wodnym Zalew Nowohucki. Zeszyt. Nauk. AR w Krakowie, 431(22), 131-140. Lis J., Pasieczna A., 1995. Atlas Geochemiczny Polski 1: 2 5000 000 Państwowy Instytut
Geolo-giczny Warszawa.
Lis J., Pasieczna A., 1995. Atlas Geochemiczny Górnego Śląska 1: 2 5000 000 Państwowy Instytut Geologiczny Warszawa.
McBride M.B., 1989. Reactions controlling heavy metal solubility in soils. Advances in Soil Sci-ence, 10, 1-56.
Madeyski M., Michalec B., Tarnawski M., 2008. Zamulanie małych zbiorników wodnych i jakość osadów dennych. Monografia. Infrara. Ekol. Terenów Wiejskich, 11(7).
Michalec B., 2014. Charakterystyka zamulania małych zbiorników wodnych w układzie kaskadowym i równoległym za pomocą wskaźnika sedymentacji. Infra. Ekol. Trenów Wiejskich, 4(2), 1271-1282. Michalec B., Pęczek K., Strutyński M., 2009. Wskaźnik denudacji mechanicznej zlewni małego
zbiornika wodnego. Infra. i Ekol. Trenów Wiejskich, 4, 101-108.
Mundała P., Szwalec A., Petryk A., 2013. Zawartość wybranych pierwiastków śladowych w gle-bach położonych w sąsiedztwie Kombinatu Metalurgicznego w Nowej Hucie. Inżynieria Eko-logiczna, 33, 67-76.
Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i ro-ślin. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa.
Quevauviller P., 2001. Harmonisation, standardisation for soil and sediment fractionation studies, and usefulness in assessment and risk management. J. Soil Sci., 1(3), 175-180.
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16 kwietnia 2002 r. w sprawie rodzajów oraz stężeń substancji, które powodują, że urobek jest zanieczyszczony. (Dz.U. 2002 r. nr 55. poz. 498).
Salminen R., 2005. Geochemical Atlas of Europe part 1.Geological Survey of Finland Espoo. http://weppi.gtk.fi/publ/foregsatlas/ dostep na 13.07.2015.
Siuta J., 1995. Gleba. Diagnozowanie stanu i zagrożenia. Monografia. Instytut Ochrony Środowi-ska. Warszawa.
Skwierawski A., Sidoruk M., 2011. Zawartości metali ciężkich w profilach osadów dennych antro-pogenicznie przekształconego zbiornika Płociduga w Olsztynie Proceedings of EC Opole, 5(1). Szafran K., 2003. Metale ciężkie w osadach dennych trzech płytkich jezior
Łęczyńsko-Włodawskich Acta Agroph., 1(2), 329-337
Yousef Y.A., Lin L.Y., Lindeman W., Hvitved-Jacobsen T., 1994. Transport of heavy metals through accumulated sediments in wet ponds. Sci. Total Environ., 146-147:485-491. DOI:10.1016/0048-9697(94)90273-9.
Zawisza E., Michalec B., Gruchot A., Tarnawski M., Baran A., Cholewa M., Koś K., Koniarz T., 2015. Uwarunkowania techniczne rewitalizacji zbiornika wodnego Chechło w gminie Trzebi-nia. Monografia, Wydawnictwo UR w Krakowie.
CONTAMINATION OF NOWA HUTA LAKE BOTTOM SEDIMENTS WITH HEAVY METALS
Paweł Mundała1, Artur Szwalec1, Zbigniew Siejka2, Renata Kędzior1, Krzysztof Lipka3 1Department of Ecology, Climatology and Air Protection, Faculty of Environmental Engineering
and Geodesy, Agricultural University of Krakow, av. Mickiewicza 24/28, 30-059 Krakow
2Deparrtment of Geodesy, Agricultural University of Krakow, Balicka 253a, 30-149 Krakow 3Department of Land Reclamation and Environmental Development, Agricultural University of Krakow
av. Mickiewicza 24/28, 30-059 Krakow
A b s t r a c t. The aim of the study was to assess the pollution of Nowa Huta Lake bottom sedi-ments with Cd, Pb, Zn, Cu, Cr and Ni. The lake is located close to a large steelworks and has been influenced by heavy metals emission for over sixty years. Eight research areas were selected on the lake. A self-created square grid was applied to create the base for sampling, then samples of bottom sediments were taken. The content of all metals tested exceeded the Polish surface water geochemi-cal sediment background. In contrast, among the analysed elements, only the average concentration of cadmium did not exceed the value of the surface water geochemical sediment of the Silesia-Krakow region According to the classification of the Polish Geological Institute examined sedi-ments should be regarded as medium contaminated with zinc and moderately polluted with cad-mium and zinc and nickel. On the basis of potential loads of zinc and chrocad-mium, the idea of agricul-tural use of the sediment for soil amendment must be rejected. The utilisation of the sediments in reconstructing city green areas, in reclamation of landfills and also in forestry should be considered.
